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稳健优化设计方法在机械产品中的应用研究

作　者: 林燕虹
导　师: 袁丽娜
学　校: 五邑大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 稳健优化设计 优化设计 行星齿轮减速器 响应面模型
分类号: TH122
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着产品设计的日益复杂化、多样化、小批量化及上市周期紧迫化,借助于现代先进设计方法的多学科稳健性优化设计已成为质量设计的新趋势。稳健设计方法是指系统在受到干扰时仍能保持其设计性能的性质,或在因素状况(原因),发生微小变差时对因变量(结果)影响的不敏感性,稳健性设计以提高产品质量,降低制造成本为宗旨。论文在详细研究稳健性设计理论及优化设计理论在国内外的发展现状的基础上,总结并提出了传统优化设计中存在的主要问题为：设计变量的初值选取；设计变量的随机波动和外来干扰造成的可靠性和稳健性问题；确定性优化结果往往位于约束边界附近,随机波动极易导致设计失效等。为解决上述问题,作者提出了基于响应面模型的6σ稳健设计方法,该设计方法可使产品对使用环境变化不敏感,能保证产品使用的可靠性并降低产品的生产成本，有着良好的发展前景。论文以美国Engineous公司研发、现为Dassault Systems旗下的ISIGHT软件为设计验证平台,以行星齿轮减速器为例进行了优化研究,通过与传统优化方法的结果对比,验证了所提出的稳健性优化设计方法具有良好的优化效果,为工程实际的机械产品的稳健优化设计提供了理论依据,实现了现代稳健优化设计的自动化。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 课题的研究背景及意义  9-10
  1.2 稳健设计理论的国外研究进展  10-12
    1.2.1 研究概况  10
    1.2.2 主要研究成果  10-12
  1.3 稳健设计理论的国内研究进展  12-14
    1.3.1 研究概述  12
    1.3.2 主要研究成果  12-14
  1.4 目前优化设计 的学位论文">稳健优化设计存在的问题  14-15
  1.5 稳健设计的发展前景与趋势  15-16
  1.6 本研究的来源课题及主要研究内容  16
  1.7 本章小结  16-17
第二章 稳健优化设计理论  17-35
  2.1 产品的质量设计模型  17-19
    2.1.1 产品的功能因素  17-18
    2.1.2 稳健优化设计的一般模型  18-19
  2.2 稳健设计的基本思想  19-21
  2.3 稳健优化定义  21-23
  2.4 稳健设计的一般步骤  23
  2.5 不确定分析方法  23-29
    2.5.1 取样法  24-25
    2.5.2 基于灵敏度的估算方法  25-26
    2.5.3 解析法  26
    2.5.4 基于代理模型的不确定分析方法  26-29
    2.5.5 几种不确定分析方法的比较  29
  2.6 稳健优化的求解策略  29-30
    2.6.1 加权法  29-30
    2.6.2 多目标优化算法  30
    2.6.3 求解策略的比较  30
  2.7 稳健优化方法  30-32
  2.8 几个相关的理论和概念  32-34
  2.9 本文所采用的稳健优化设计方法  34-35
第三章 基于iSIGHT平台的稳健优化解决方案  35-43
  3.1 概述  35-36
  3.2 iSIGHT的图形用户界面  36-39
    3.2.1 简介  36
    3.2.2 深入了解iSIGHT功能  36-39
  3.3 iSIGHT的稳健优化解决方案  39-42
    3.3.1 试验设计  39
    3.3.2 优化算法  39
    3.3.3 近似方法  39-41
    3.3.4 质量方法  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章 基于iSIGHT平台的传统设计  43-58
  4.1 概述  43
  4.2 机械产品的常规设计  43-48
    4.2.1 常规设计的一般步骤  44
    4.2.2 行星齿轮减速器常规设计实例  44-48
  4.3 机械产品的优化设计  48-57
    4.3.1 机械优化设计的过程  49-50
    4.3.2 行星齿轮减速器传统优化设计实例  50-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章 基于iSIGHT平台的稳健优化设计  58-71
  5.1 稳健优化设计数学模型的建立  58-65
    5.1.1 设计参数的分析与选取  58-64
    5.1.2 约束条件分析  64-65
    5.1.3 目标函数的确定  65
  5.2 稳健优化设计实例  65-70
    5.2.1 6σ稳健优化数学模型建立  65-66
    5.2.2 RSM模型的建立  66-68
    5.2.3 优化结果  68-70
  5.3 本章小结  70-71
结论  71-73
参考文献  73-78
致谢  78-79
攻读硕士学位期间论文发表情况  79

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械设计、计算与制图 > 机械设计
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